MOE-Fellowship

Malin Klein

Retention von Mikroplastik und Mikroplastik-assoziiertem Kohlenstoff in Forstökosystemen verschiedener Bestandsdichten und Höhenlagen

Die Zielsetzung des Promotionsvorhabens „Retention von Mikroplastik und Mikroplastik-assoziiertem Kohlenstoff in Forstökosystemen verschiedener Bestandsdichten und Höhenlagen“ ist die grundlegende Untersuchung der Häufigkeit und Verteilung von Mikroplastik in Waldökosystemen. Der Schwerpunkt liegt auf der Analyse potenzieller Quellen, des Transports von Mikroplastik über die atmosphärische Deposition und der Retention innerhalb des Kronenraums. Des Weiteren wird der vertikale Transport innerhalb des Bestands in die organische Auflage sowie in den Ober- und Unterboden untersucht. Das Projekt untersucht die folgenden Hypothesen: (1a) Mikroplastik-Retention erfolgt in Abhängigkeit der Morphologie des Kronenraums, (1b) die Mikroplastik-Retention im Kronendach wird beeinflusst durch die topografische Exposition gegenüber potenziellen Mikroplastik-Quellen, die vorherrschenden Winde und die Höhenlage, (2) die Mikroplastik-Konzentrationen werden ausgehend vom Freilandniederschlag im Kronendurchlass angereichert und in die organische Auflage sowie den Ober- und möglicherweise auch den Unterboden eingetragen.

Da Kunststoffe überwiegend aus Mineralöl hergestellt werden, stellt deren Freisetzung einen relevanten Eintrag von organischem Kohlenstoff in Ökosysteme dar, dessen Transport über die Atmosphäre und Vegetation noch nicht identifiziert und untersucht worden ist. Daraus leitet sich die dritte Hypothese ab, dass (3) Mikroplastik in verschiedenen ökosystemaren Kompartimenten zum Kohlenstoffhaushalt beiträgt.

Methodisch kombiniert das Promotionsvorhaben etablierte Methoden der Probenahme, der Probenaufbereitung und der Partikelanalyse, die insbesondere für Partikelgrößen bis zu 10 μm geeignet sind. Zur Identifizierung von Mikroplastik-assoziierten Kohlenstofffraktionen erfolgt eine Abschätzung von polymerspezifischen Partikelgrößen, Dichten und Kohlenstofffraktionen und die kombinierte Anwendung von massenbasierten Analyseansätzen. In Zusammenarbeit mit mehreren nationalen und internationalen Partnern mit ausgewiesener Expertise werden Algorithmen entwickelt und Modellierungsansätze für die Gesamtbewertung der Rückhalte- und Transportmechanismen von Mikroplastik in Waldökosystemen getestet. Um die oben genannten Ziele zu verfolgen und im Zusammenhang mit möglichen Einflussfaktoren wie Höhenlage, Bestandsdichte und -struktur zu untersuchen, wurden mit den Forschungsflächen des Istituto per i Sistemi Agricoli e Forestali del Mediterraneo, Consiglio Nationale delle Ricerche, Italien (ISAFoM) ideale Untersuchungsbedingungen ausgewählt. Diese Bedingungen sind repräsentativ für die oben genannten potentiellen Einflussfaktoren und bieten gleichzeitig die Möglichkeit, bestehende Lysimeteranlagen innerhalb der Flächen zu integrieren und Messungen am meteorologischen Messturm des ISAFoM auch oberhalb des Bestandes durchzuführen. Das Forschungsvorhaben wird eine ganzheitliche Analyse von Faktoren und Mechanismen der Mikroplastik-Belastung und der damit verbundenen Kohlenstoffeinträge in Waldökosystemen liefern und den aktuellen Forschungsstand durch innovative Ansätze und Methoden signifikant erweitern.